1. Определяем средний контролируемый уровень прочности бетона:
- при нормировании по классам:
Rb = Кмп Кт В (3.1)
где В – требуемый класс бетона;
Кмп, Кт–коэффициент по таблице 3.1 в зависимости от коэффициента вариации прочности бетона VR. При отсутствии данных следует принимать значение VR = 0,09, при этом Кмп=1,1. Следует иметь в виду, что значения VR часто приводятся в %.
Таблица 3.1
Характеристика некоторых цементов
Коэффициенты | Значения коэффициентов при VR | ||||||||||
0,06 | 0,07 | 0,08 | 0,09 | 0,10 | 0,11 | 0,12 | 0,13 | 0,14 | 0,15 | 0,16 | |
Кт | 1,07 | 1,08 | 1,09 | 1,11 | 1,14 | 1,19 | 1,23 | 1,28 | 1,33 | 1,38 | 1,43 |
Кт* | 83 | 84 | 85 | 87 | 89 | 92 | 96 | 100 | 104 | 108 | 112 |
Кмп | 1,03 | 1,04 | 1,05 | 1,07 | 1,08 | 1,09 | 1,09 | 1,10 | 1,10 | 1,10 | 1,10 |
Примечание: Приведенные в таблице значения коэффициентов относятся к пределу прочности бетона в марочном возрасте при сжатии. При нормировании прочности бетона после тепловлажностной обработки значения коэффициента Кт, Кт* следует умножить на 1,15.
|
|
- при нормировании предела прочности бетона по маркам:
Rb = Кмп Кт (3.2)
где М- требуемая марка бетона.
2. Для обеспечения требуемого предела прочности при сжатии в возрасте 28 сут при нормальном твердении величина цементно-водного отношения определяется по формулам
= + 0,5 при Ц/В < 2,5 (3.3)
= Ц/В > 2,5 (3.4)
где Rу – средний контролируемый уровень прочности в марочном возрасте, МПа;
Rц – активность цемента в возрасте 28 сут при нормальном твердении, МПа;
α, α1 – коэффициенты, значения которых принимаются в зависимости от качества заполнителей, которые принимаются по таблицам 3.2, 3.3.
Таблица 3.2
Значения коэффициентов в формулах прочности
№ п/п | Качество заполнителея | Коэффициенты | |
α | α1 | ||
1 | Высокого | 0,65 | 0,43 |
2 | Среднего | 0,6 | 0,4 |
3 | Низкого | 0,55 | 0,37 |
Таблица 3.3
Значения коэффициентов α в формулах (3.3) и (3.4) в зависисмости от качества заполнителей
Заполнитель | Содержание ПГ в крупном и мелком заполнителе, до, % | Суммарное содержание ПГ в заполнителе, % | Значение коэффициента α для бетона на крупном заполнителе | ||||
Щебень | Гравий | ||||||
горный | морской | ||||||
Крупный | 0 | 0 | 0,65 | 0,57 | 0,55 | ||
Мелкий | 0 | ||||||
Крупный | 0 | 0,75 | 0,6 | 0,55 | 0,53* | ||
Мелкий | 3 | ||||||
Крупный | 1 | 1,5 | 0,58 | 0,53* | 0,51* | ||
Мелкий | 3 | ||||||
Крупный | 2 | 2,2 | 0,56 | 0,51* | 0,49* | ||
Мелкий | 3 | ||||||
Крупный | 2 | 2,8
| 0,54* | 0,49* | 0,47* | ||
Мелкий | 5 |
* - не рекомендуется к применению
При расчете значения Ц/В используется (3.3), если значения Ц/В >2,5, то следует применять:
- цемент большей активности (марки);
- заполнители высокого качества.
Если невозможно реализовать указанные пункты, то используют формулу (3.4).
Для обеспечения требуемогот предела прочности при сжатии по окончании тепловлажностной обработки (ТВО) значение
(3.5)
где Rb,тво – средний контролируемый уровень прочности бетона после ТВО, МПа;
R ц,тво - активность цемент при пропаривании.
Если отсутствуют фактические данные об активности цемента при пропаривании величина R ц,тво может быть определена по формуле
Rц,тво = КэфRц (3.6)
где Кэф – коэффициент эффективности при пропаривании – паспортная характеристика цемента. Сведения о некоторых цементах, используемых в строительном комплексе Алматинской области представлены в таблице 3.4.
Таблица 3.4
Характеристика цементов
Цементный завод | Марка цемента | Активность цемента, МПа | Коэффициент эффективности при пропаривании | Группа эффективности при пропаривании | |
в 28 сут | после ТВО | ||||
ТОО «Жамбыл Цемент» | |||||
АО «Шымкент Цемент» | |||||
АО «Бухтарминская цементная компания» | |||||
ТОО «Цементный завод Семей» | |||||
ТОО «Састобе-Цемент» | |||||
Карагандинский цементный завод |
При определении величины Ц/В по условию обеспечения требуемой прочности бетона с учетом условий твердения следует руководствоваться данными таблицы 3.5.
Таблица 3.5
Определение величины Ц/В
Условия твердения бетона | ||
Нормальные | Естественные | ТВО |
Из закона прочности бетона (Боломея-Скрамтаева) или | Наибольшее значение из: |
Для обеспечения требуемой марки бетона по морозостойкости значение Ц/В можно определить по формуле:
(3.7)
где F – пректная марка бетона по морозостойкости, циклы;
a – коэффициент принимаемый для М400-0,43, М500-0,45, М600-0,47 (Rц, кгс/см2) или графику 3.1. Возможно принимать Ц/В по таблице 3.6.
Таблица 3.6
По методу расчета | Значения Ц/В при марке бетона по морозостойкости F, циклы | |||
100 | 200 | 300 | 500 | |
Г.И. Горчакова | 1,93 | 2,16 | 2,32 | 2,57 |
В.П. Сизова | 1,03 | 1,56 | 2,1 | 3,16 |
А.Е. Шейкина | 0,56 | 1,01 | 1,96 | 3,15 |
О.В. Кунцевич | 2,0 | 2,22 | ||
А.И. Конопленко | 0,6 | 1,62 | 2,36 | 3,07 |
А.Ф. Ферронской | 1,67 | 1,82 | 2,0 | 2,5 |
ЕКБ-ФИП | 1,67 | 1,71 | 2,0 | 2,5 |
Г.В. Несветаева | 1,5 | 1,82 | 2,56 | 3,31 |
Среднее | 1,37 | 1,74 | 2,19 | 2,89 |
Рисунок 3.1 График для определения поправок к коэффициенту α в формулу морозостойкости бетона
Для обеспечения требуемой марки бетона по водонепроницаемости W:
, (3.8)
где значение коэффициента a принимается в среднем равным 0,1 (размерность Rц -МПа), но может значительно изменяться в зависимости от качества заполнителя.
Для обеспечения расчетной долговечности железобетонной конструкции по критерию карбонизации защитного слоя значение Ц/В можно определить по одной из формул таблицы 3.7.
Если предъявляются ряд критериев, то выбирается
После выполнения расчетов следует проверить соответствует ли полученное значение Ц/В требованиям нормативных документов для бетонов изделий.
Если значение оказалось больше, то следует принять рекомендуемое в нормативных документах.
3. Количество воды на 1 м3 бетонной смеси назначается из таблицы 3.8.
|
|
4. Расход цемента определяется по формуле
Ц=(Ц/В) В (3.9)
Цемент должен соответствовать нормативным требованиям таблиц 3.9-3.10, требованиям ГОСТ 26633 Цmin занижены, поэтому применяются в соответствии с EN 200-1.
Таблица 3.7
Формулы для определения времени карбонизации защитного слоя
Автор | Формула | Значение коэффициента | Расчетное время карбонизации, лет, при В/Ц=0,5 и толщине защитного слоя, мм | |||
10 | 20 | 30 | 40 | |||
Хамада | T-лет, х-см | 12,7 | 50,8 | 114,3 | 203,0 | |
Смольчик | t-мес, x-мм | 9,91 | 39,6 | 89,2 | 158,6 | |
Кишитани | t-лет, x-мм | 11,0 | 44,0 | 99,0 | 176,0 | |
Bunte | 15,0 | > 200 |
Таблица 3.8
Ориентировочный расход воды на 1 м3 бетонной смеси на плотных заполнителях при температуре смеси 20 ºС
Марка смеси по удобоукладываемости | Расход воды, л/м3 при крупности, мм | |||||||
гравия | щебня | |||||||
10 | 20 | 40 | 70 | 10 | 20 | 40 | 70 | |
СЖ1 | 140 | 125 | 115 | 110 | 150 | 140 | 125 | 120 |
Ж4 | 150 | 135 | 125 | 120 | 160 | 150 | 135 | 130 |
Ж3 | 160 | 145 | 130 | 125 | 170 | 160 | 145 | 140 |
Ж2 | 165 | 150 | 135 | 130 | 175 | 165 | 150 | 155 |
Ж1 | 175 | 160 | 145 | 140 | 185 | 175 | 160 | 165 |
П1 | 190 | 175 | 160 | 155 | 200 | 190 | 175 | 170 |
П2 | 200 | 185 | 170 | 165 | 210 | 200 | 185 | 180 |
П3 | 215 | 200 | 190 | 180 | 225 | 215 | 200 | 190 |
П4 | 225 | 220 | 205 | 195 | 235 | 230 | 215 | 200 |
П5 | 235 | 230 | 220 | 210 | 245 | 240 | 225 | 210 |
Примечания: 1 Смеси на цементе с нормальной густотой теста 27 % и модулем крупности песка – 2.
2 При изменении нормальной густоты цементного теста на каждый % следует изменять расход на 3-5 л/м3.
3 В случае изменения модуля крупности песка на 0,5 следует изменять расход воды на 3-5 л/м3.
Таблица 3.9
Минимальный расход цемента для бетонов железобетонных конструкций по ГОСТ 26633
Вид конструкции | Условия эксплуатации | Вид и расход цемента, кг/м3 | ||||
ПЦ-Д0; ПЦ-Д5; ССПЦ-Д0 | ПЦ-Д20; ССПЦ-Д20 | ШПЦ; ССШПЦ; ПуццПЦ | ||||
Неармированные | Без атмосферных воздействий | Не нормируется | ||||
При атмосферных воздействиях | 150 | 170 | 170 | |||
Армированные с ненапрягаемой арматурой | Без атмосферных воздействий | |||||
При атмосферных воздействиях | ||||||
Армированные с преднапряженной арматурой
| Без атмосферных воздействий | |||||
При атмосферных воздействиях |
Таблица 3.10
Минимальный расход цемента для бетонов железобетонных конструкций
№ п/п | Условия эксплуатации (внешняя среда) | Минимальный расход цемента, кг/м3 | |
Обычно армированные конструкции | Предварительно напряженные конструкции | ||
1 | Сухая | 260 | 300 |
2 | Влажная без замораживания | 280 | 300 |
3 | Влажная с замораживанием | 280 | 300 |
4 | Дорожные и аэродромные покрытия | 300 | 300 |
5 | Морские сооружения | 300 | - |
6 | Слабая химическая агрессия | 280 | 300 |
7 | Средняя и сильная химическая агрессия | 300 | - |
5. Расход крупного заполнителя (щебня) определяется по формуле:
Щ(Г) = (3.10)
Vпщ = 1 - (3.11)
где коэффициент раздвижки зерен крупного заполнителя;
Vпщ – пустотность крупного заполнителя;
ρнщ – насыпная плотность крупного заполнителя, т/м3;
ρщ – плотность крупного заполнителя в куске, т/м3.
Данные о плотности в куске для некоторых заполнителей в зависимости от песка и армирования изделий 3.11, отсюда Vпщ .
Таблица 3.11
Плотность некоторых заполнителей в куске
№ п/п | Заполнитель | Плотность в куске, г/см3 | |
Диапазон | Среднее | ||
1 | Гранит | 2,53-2,7 | 2,57 |
2 | Гранитогнейс | 2,65-2,87 | 2,76 |
3 | Гранодиорит | 2,62-2,78 | 2,69 |
4 | Диорит | 2,67-2,92 | 2,81 |
5 | Сиенит | 2,85-3,05 | 2,95 |
6 | Габбро | 2,85-3,05 | 2,95 |
7 | Кварцит | 2,65-2,68 | 2,67 |
8 | Андезит | 2,7-3,1 | 2,9 |
9 | Базальт | 2,9-3,3 | 3,1 |
6. Расход песка определяется по формуле
П= (3.12)
7. Определяется объем пустот в песке
Vпп = П (3.13)
8. Определяется объем цементного теста
Vцт = (3.14)
9. Проверяется выполнимость условия слитности структуры бетона
Vцт пп (3.15)
Если не соответствует, то перерасчет с увеличением ЦТ и уменьшение объема пустот в песке. Проверку проводят при П/Ц .
10. Плотность бетонной смеси расчетная расчет в уплотненным состоянии.
кг/м3.